今天拜读了Manuel Kiessling大神的《Node入门》的博客,感觉收获很多,这篇文章非常适合有JavaScript基础和掌握了一门后台语言(Java,Python等)的想入门node的学习者。
文章循循善诱,一步一步升级知识,老外的文章很有思想,写的确实比国内的XX好的多。
这里我就开一篇博客记录一下。
什么是Node.js
1.中文网官方定义:Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境,使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型,使其轻量又高效,包管理器 npm,是全球最大的开源库生态系统。
现在安装一些东西确实直接npm很方便。
2.JS以前一直只在浏览器前端上做一些交互性的操作,现在有了Node之后,它允许在后端(脱离浏览器环境)运行JavaScript代码。
要实现在后台运行JavaScript代码,代码需要先被解释然后正确的执行。Node.js的原理正是如此,它使用了Google的V8虚拟机(Google的Chrome浏览器使用的JavaScript执行环境),来解释和执行JavaScript代码。
3.除此之外,伴随着Node.js的还有许多有用的模块,它们可以简化很多重复的劳作,比如向终端输出字符串。
因此,Node.js事实上既是一个运行时环境,同时又是一个库。
一个完整的基于Node.js的web应用
下面我们就跟着做一个这样的应用,便于理解Node的机制。
我们来把目标设定得简单点,不过也要够实际才行:
- 用户可以通过浏览器使用我们的应用。
- 当用户请求http://domain/start时,可以看到一个欢迎页面,页面上有一个文件上传的表单。
- 用户可以选择一个图片并提交表单,随后文件将被上传到http://domain/upload,该页面完成上传后会把图片显示在页面上。
这里先不慌具体实现确定的功能,先实现响应事件。
我们来分解一下这个应用,为了实现上文的用例,我们需要实现哪些部分呢?
- 我们需要提供Web页面,因此需要一个HTTP服务器
- 对于不同的请求,根据请求的URL,我们的服务器需要给予不同的响应,因此我们需要一个路由,用于把请求对应到请求处理程序(request handler)
- 当请求被服务器接收并通过路由传递之后,需要可以对其进行处理,因此我们需要最终的请求处理程序
- 路由还应该能处理POST数据,并且把数据封装成更友好的格式传递给请求处理入程序,因此需要请求数据处理功能
- 我们不仅仅要处理URL对应的请求,还要把内容显示出来,这意味着我们需要一些视图逻辑供请求处理程序使用,以便将内容发送给用户的浏览器
- 最后,用户需要上传图片,所以我们需要上传处理功能来处理这方面的细节
使用Node.js时,我们不仅仅在实现一个应用,同时还实现了整个HTTP服务器。事实上,我们的Web应用以及对应的Web服务器基本上是一样的。
为了保证代码的可维护性和可扩展性,要把不同功能的代码放入不同的模块中,保持代码分离还是相当简单的。这种方法允许你拥有一个干净的主文件(main file),你可以用Node.js执行它;同时你可以拥有干净的模块,它们可以被主文件和其他的模块调用。
让我们先从服务器模块开始。在你的项目的根目录下创建一个叫server.js的文件,并写入以下代码:
var http = require("http"); http.createServer(function(request, response) { response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello World"); response.end(); }).listen(8888);
(注意可能8888这个端口是被占用的,在命令窗口执行node server.js 会报错,我改成其他端口后即可。)
接下来,打开浏览器访问http://localhost:8888/,你会看到一个写着“Hello World”的网页。
这里:
1.在JavaScript中,函数和其他变量一样都是可以被传递的。
eg:
function say(word) { console.log(word); } function execute(someFunction, value) { someFunction(value); } execute(say, "Hello");
甚至我们可以直接用匿名函数:
function execute(someFunction, value) { someFunction(value); } execute(function(word){ console.log(word) }, "Hello");
这个其实如果刚从C/C++转过来其实是不太适应JS得这种特性的........
2.函数传递是如何让HTTP服务器工作的,我们为什么要用这种方式呢,答案是Node.js原生的工作方式就是基于事件驱动的回调,它是事件驱动的,这也是它为什么这么快的原因。具体的深究这篇入门就先暂时不触及。
当我们使用 http.createServer 方法的时候,我们当然不只是想要一个侦听某个端口的服务器,我们还想要它在服务器收到一个HTTP请求的时候做点什么。
问题是,这是异步的:请求任何时候都可能到达,但是我们的服务器却跑在一个单进程中。写PHP应用的时候,我们一点也不为此担心:任何时候当有请求进入的时候,网页服务器(通常是Apache)就为这一请求新建一个进程,并且开始从头到尾执行相应的PHP脚本。
那么在我们的Node.js程序中,当一个新的请求到达8888端口的时候,我们怎么控制流程呢?
嗯,这就是Node.js/JavaScript的事件驱动设计能够真正帮上忙的地方了——虽然我们还得学一些新概念才能掌握它。
我们创建了服务器,并且向创建它的方法传递了一个函数。无论何时我们的服务器收到一个请求,这个函数就会被调用。
我们不知道这件事情什么时候会发生,但是我们现在有了一个处理请求的地方:它就是我们传递过去的那个函数。至于它是被预先定义的函数还是匿名函数,就无关紧要了。
这个就是传说中的 回调 。我们给某个方法传递了一个函数,这个方法在有相应事件发生时调用这个函数来进行 回调 。
var http = require("http"); function onRequest(request, response) { console.log("Request received."); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello World"); response.end(); } http.createServer(onRequest).listen(8888); console.log("Server has started.");
注意:在 onRequest (我们的回调函数)触发的地方,我用 console.log 输出了一段文本。在HTTP服务器开始工作之后,也输出一段文本。
当我们与往常一样,运行它node server.js时,它会马上在命令行上输出“Server has started.”。当我们向服务器发出请求(在浏览器访问http://localhost:8888/),“Request received.”这条消息就会在命令行中出现。
这就是事件驱动的异步服务器端JavaScript和它的回调啦!
(我的浏览器会出现两次Request received.原因是大部分浏览器都会在你访问 http://localhost:8888/ 时尝试读取 http://localhost:8888/favicon.ico ,这是浏览器发起的,对图标文件的请求,可以url匹配下favicon.ico,匹配到直接返回)
这里:
1.通过response.writeHead发送一个请求状态码和内容类型,使用 response.write() 函数在HTTP响应主体中发送文本“Hello World"。
2.response.end()这个方法告诉服务器,所有的响应头和响应体已经发送,服务器可以认为消息结束。
3.原文想证明的是只要创建了http服务器,这个回调函数就一直是存在的,这与原生的JS就不同了,一般没有环境的纯JS代码要想一直让一个函数存在,就创建一个全局变量指向这个函数。Node环境看来是有点不同了??。。。(这里我不是太懂,记录下
4.Node.js中自带了一个叫做“http”的模块,我们在我们的代码中请求它并把返回值赋给一个本地变量。这把我们的本地变量变成了一个拥有所有 http 模块所提供的公共方法的对象。给这种本地变量起一个和模块名称一样的名字是一种惯例,但是你也可以按照自己的喜好来。
重构
把某段代码变成模块意味着我们需要把我们希望提供其功能的部分 导出 到请求这个模块的脚本。
目前,我们的HTTP服务器需要导出的功能非常简单,因为请求服务器模块的脚本仅仅是需要启动服务器而已。
我们把我们的服务器脚本放到一个叫做 start 的函数里,然后我们会导出这个函数。
var http = require("http"); function start() { function onRequest(request, response) { console.log("Request received."); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello World"); response.end(); } http.createServer(onRequest).listen(8888); console.log("Server has started."); } exports.start = start;
这样,我们现在就可以创建我们的主文件 index.js 并在其中启动我们的HTTP了,虽然服务器的代码还在 server.js 中。
创建 index.js 文件并写入以下内容:
var server = require("./server"); server.start();
启动:node index.js
如何来进行请求的“路由”
我们要为路由提供请求的URL和其他需要的GET及POST参数,随后路由需要根据这些数据来执行相应的代码(这里“代码”对应整个应用的第三部分:一系列在接收到请求时真正工作的处理程序)。
因此,我们需要查看HTTP请求,从中提取出请求的URL以及GET/POST参数。这一功能应当属于路由还是服务器(甚至作为一个模块自身的功能)确实值得探讨,但这里暂定其为我们的HTTP服务器的功能。
我们需要的所有数据都会包含在request对象中,该对象作为onRequest()回调函数的第一个参数传递。但是为了解析这些数据,我们需要额外的Node.JS模块,它们分别是url和querystring模块。
var http = require("http"); var url = require("url"); function start() { function onRequest(request, response) { var pathname = url.parse(request.url).pathname; console.log("Request for " + pathname + " received."); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello World"); response.end(); } http.createServer(onRequest).listen(8888); console.log("Server has started."); } exports.start = start;
在我们所要构建的应用中,这意味着来自/start和/upload的请求可以使用不同的代码来处理。稍后我们将看到这些内容是如何整合到一起的。
现在我们可以来编写路由了,建立一个名为router.js的文件,添加以下内容:
function route(pathname) { console.log("About to route a request for " + pathname); } exports.route = route;
首先,我们来扩展一下服务器的start()函数,以便将路由函数作为参数传递过去:
var http = require("http"); var url = require("url"); function start(route) { function onRequest(request, response) { var pathname = url.parse(request.url).pathname; console.log("Request for " + pathname + " received."); route(pathname); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello World"); response.end(); } http.createServer(onRequest).listen(8888); console.log("Server has started."); } exports.start = start;
同时,我们会相应扩展index.js,使得路由函数可以被注入到服务器中:
var server = require("./server"); var router = require("./router"); server.start(router.route);
路由给真正的请求处理程序
当然这还远远不够,路由,顾名思义,是指我们要针对不同的URL有不同的处理方式。例如处理/start的“业务逻辑”就应该和处理/upload的不同。
应用程序需要新的部件,因此加入新的模块 -- 已经无需为此感到新奇了。我们来创建一个叫做requestHandlers的模块,并对于每一个请求处理程序,添加一个占位用函数,随后将这些函数作为模块的方法导出:
function start() { console.log("Request handler ‘start‘ was called."); } function upload() { console.log("Request handler ‘upload‘ was called."); } exports.start = start; exports.upload = upload;
.......................(省略)
.......................(省略)
.......................(省略)
这里我直接给出最后的重构版本吧。。。。
启动文件index.js:
var server = require("./server"); var router = require("./router"); var requestHandlers = require("./requestHandlers"); var handle = {} handle["/"] = requestHandlers.start; handle["/start"] = requestHandlers.start; handle["/upload"] = requestHandlers.upload; server.start(router.route, handle);
服务器文件server.js:
var http = require("http"); var url = require("url"); function start(route, handle) { function onRequest(request, response) { var pathname = url.parse(request.url).pathname; console.log("Request for " + pathname + " received."); route(handle, pathname, response); } http.createServer(onRequest).listen(8001); console.log("Server has started."); } exports.start = start;
路由文件router.js:
function route(handle, pathname, response) { console.log("About to route a request for " + pathname); if (typeof handle[pathname] === ‘function‘) { handle[pathname](response); } else { console.log("No request handler found for " + pathname); response.writeHead(404, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("404 Not found"); response.end(); } } exports.route = route;
(路由目标的函数)请求处理程序:requestHandlers.js:
var exec = require("child_process").exec; function start(response) { console.log("Request handler ‘start‘ was called."); exec("find /", { timeout: 10000, maxBuffer: 20000*1024 }, function (error, stdout, stderr) { response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write(stdout); response.end(); }); } function upload(response) { console.log("Request handler ‘upload‘ was called."); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello Upload"); response.end(); } exports.start = start; exports.upload = upload;
这里的问题内容很多。。:
1.一个是阻塞与非阻塞问题,以非阻塞操作进行请求响应。这涉及到Node的机制,用Node.js就有这样一种实现方案: 函数传递,从实践角度来说,就是将response对象(从服务器的回调函数onRequest()获取)通过请求路由传递给请求处理程序。原文中讲的非常好,举了一个很好的例子,
function start() { console.log("Request handler ‘start‘ was called."); function sleep(milliSeconds) { var startTime = new Date().getTime(); while (new Date().getTime() < startTime + milliSeconds); } sleep(10000); return "Hello Start"; } function upload() { console.log("Request handler ‘upload‘ was called."); return "Hello Upload"; } exports.start = start; exports.upload = upload;
这个模拟sleep的操作它阻塞了所有其他的处理工作,如果你同时打开两个网页,输入start和upload会发现后者也延迟了。
因为Node一向是这样来标榜自己的:“在node中除了代码,所有一切都是并行执行的”。
这句话的意思是说,Node.js可以在不新增额外线程的情况下,依然可以对任务进行并行处理 —— Node.js是单线程的。它通过事件轮询(event loop)来实现并行操作,对此,我们应该要充分利用这一点 —— 尽可能的避免阻塞操作,取而代之,多使用非阻塞操作。
然而,要用非阻塞操作,我们需要使用回调。
2.我们利用回调函数后又发现一个新的问题:
我们的代码是同步执行的,这就意味着在调用exec()之后,Node.js会立即执行 return content ;在这个时候,content仍然是“empty”,因为传递给exec()的回调函数还未执行到——因为exec()的操作是异步的。
返回的结果是empty。
我们这里“ls -lah”的操作其实是非常快的(除非当前目录下有上百万个文件)。这也是为什么回调函数也会很快的执行到 —— 不过,不管怎么说它还是异步的。
解决办法就是"函数传递",这次我们将response对象作为第三个参数传递给route()函数,并且,我们将onRequest()处理程序中所有有关response的函数调都移除,因为我们希望这部分工作让route()函数来完成。同样的模式:相对此前从请求处理程序中获取返回值,这次取而代之的是直接传递response对象。
我们的处理程序函数需要接收response参数,为了对请求作出直接的响应。
测试:
如果想要证明/start处理程序中耗时的操作不会阻塞对/upload请求作出立即响应的话,可以将requestHandlers.js修改为如下形式:
var exec = require("child_process").exec; function start(response) { console.log("Request handler ‘start‘ was called."); exec("find /", { timeout: 10000, maxBuffer: 20000*1024 }, function (error, stdout, stderr) { response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write(stdout); response.end(); });} function upload(response) { console.log("Request handler ‘upload‘ was called."); response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); response.write("Hello Upload"); response.end();} exports.start = start;exports.upload = upload;
这样一来,当请求http://localhost:8888/start的时候,会花10秒钟的时间才载入,而当请求http://localhost:8888/upload的时候,会立即响应,纵然这个时候/start响应还在处理中。